《International Journal for Parasitology》:The miRNAome of the honey bee parasite,
Varroa destructor, shows sex-specific expression of miRNA clusters across life stages
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本研究针对蜜蜂主要害虫狄斯瓦螨(Varroa destructor)发育调控机制不明的现状,通过系统分析其全生命周期miRNA表达谱,首次鉴定出170个前体miRNA(含88个螨虫特异性新miRNA),发现三个在繁殖期雌螨中显著上调的miRNA簇(vde-miR-92/vde-miR-279/35/vde-miR-35/nov-7)和一个在所有雌性阶段高表达的新miRNA家族(vde-miR-nov-1)。该研究为开发靶向miRNA的螨虫特异性防控策略提供了新靶点。
作为全球养蜂业最具破坏性的寄生虫,狄斯瓦螨(Varroa destructor)通过传播病毒和直接取食严重威胁西方蜜蜂(Apis mellifera)的生存。尽管近年来对其生物学特性有了深入认识,但调控螨虫发育和繁殖的关键分子机制仍存在大量空白。特别是在非模式生物中,作为重要基因表达调控因子的微小RNA(miRNA)研究尤为缺乏。
为系统揭示miRNA在狄斯瓦螨生命周期中的调控作用,悉尼大学的研究团队在《International Journal for Parasitology》上发表了最新研究成果。研究人员采集了新西兰维多利亚大学未经处理的蜂群中10个不同发育阶段的螨虫样本,包括雌雄性的卵、原若虫、后若虫、成虫等共31个样本,利用Illumina NextSeq 2000平台进行小RNA测序。通过miRDeep2算法预测和人工矫正,共鉴定出170个前体miRNA,其中88个为螨虫特异性新miRNA。采用DESeq2进行差异表达分析,结合靶基因预测和基因本体(GO)富集分析,揭示了miRNA在发育和性别分化中的调控网络。
3.1. 小RNA谱分析
各样本获得878万-3057万条测序reads,其中8-49%为miRNA。繁殖期雌螨(foundress)的rRNA比例较高,可能与卵子发生过程中的RNA降解有关。所有样本均显示典型的miRNA长度分布峰值(21-23 nt)。
3.2. miRNA鉴定
鉴定出的170个miRNA中,76%显示明确的优势臂表达。发现三个具有异常长前体序列的miRNA(84-195 nt),其成熟序列在其他物种中保守,可能代表一类新的miRNA。52%的miRNA为狄斯瓦螨特异性,其中87个在姊妹种V. jacobsoni中高度保守。
3.3. 生命周期特异性差异表达
主成分分析显示,样本按发育阶段和性别明显聚类。繁殖期雌螨的表达模式与卵和早期若虫阶段相似,而与年轻成虫和扩散期雌螨差异显著。这一差异主要由三个miRNA簇(vde-miR-92、vde-miR-279/35、vde-miR-35/nov-7)驱动,包含16个在繁殖期雌螨中上调的miRNA。
3.4. 性别特异性差异表达
共发现31个性别差异表达miRNA。新型vde-miR-nov-1簇(包含vde-miR-nov-1a-3p、vde-miR-nov-1b-3p和vde-miR-nov-1c-3p)在所有雌性阶段显著上调。成年雄性中vde-miR-nov-16-5p和vde-miR-252b-5p特异性高表达。
3.5. 靶基因预测与GO分析
差异表达miRNA的靶基因显著富集于"几丁质结合"和"角质层结构组成"等分子功能术语。女性偏见的miRNA靶向两个Dmrt基因(LOC111252867和LOC111254621),这些基因在雄性中表达较高,提示其在性别分化中的潜在作用。
研究表明,狄斯瓦螨的miRNA组具有高度的阶段特异性和性别特异性。繁殖期雌螨中三个miRNA簇的显著上调提示其在生殖调控中的关键作用,而女性偏见的vde-miR-nov-1簇可能通过调控Dmrt基因参与性别分化。特别值得注意的是,miR-35家族在狄斯瓦螨中经历了显著扩张(12个成员),与在线虫中的生殖功能相呼应。这些螨虫特异性的miRNA为开发新型防控策略提供了潜在靶标,例如基于RNA干扰(RNAi)的技术可特异性靶向这些miRNA而不会影响蜜蜂宿主。该研究不仅填补了蛛形纲动物miRNA研究的空白,也为解决这一全球性养蜂业难题提供了新的分子视角。